Druckabfall- & Durchflussmessung

Dichtheits­prüfverfahren mit Luft

ZELTWANGER Dichtheitsprüfung ist der Spezialist für alle Prüfverfahren mit dem Medium Luft. Mit unseren Geräten und Anlagen sind Messungen mit den Verfahren Durchfluss und Druckänderung möglich.

Das Grundprinzip der Dichtheitsprüfung bzw. Leckmessung mit Luft basiert auf den zwei grundlegenden Verfahren Durchflussmessung und Druckabfallmessung.

In beiden Verfahren wird der Prüfling zunächst bis zu einem einstellbaren Prüfdruck mit Luft befüllt und anschließend von der Druckluftversorgung getrennt. Nun beginnt die eigentliche Messung.

Durchflussmessung

Die Durchflussmessung liefert ein von der Größe des Prüfvolumens und der Messzeit unabhängiges Messsignal, welches einer eventuell vorhandenen Leckage entspricht. Eine Umrechnung wie bei der Druckabfallmethode ist nicht notwendig.

Massefluss-Verfahren (MF)
Grafik Masseflussverfahren

Das Masseflussverfahren arbeitet nach dem kalorimetrischen Prinzip (thermisches Verfahren).
Das Ergebnis liegt direkt in cm³/min vor und entspricht nach Verrechnung mit dem Volumenfaktor (Verhältnis zwischen Referenz- und Prüfvolumen) bereits der Leckrate. Für die Prüfung werden sowohl der Prüfling als auch das Referenzvolumen mit Druck beaufschlagt. Nach einer Beruhigungsphase werden der Massenstrom und die Flussrichtung zwischen Referenz- und Prüfvolumen ermittelt.

Der Prüfdruck kann relativ zum aktuellen Umgebungsdruck, d. h. im Überdruck oder Unterdruck (Vakuumprüfung), eingestellt werden. Auch eine Ausführung im Absolutdruck, bezogen auf den absoluten Nullpunkt, ist möglich.

Idealer Anwendungsbereich des Masseflussverfahrens ist die Dichtheitsprüfung großvolumiger Prüflinge.

 

Durchfluss-Verfahren (RD/DF)
Grafik Durchflussverfahren

Im Durchfluss-Verfahren wird der Massefluss in der Zuleitung zum Prüfling gemessen. Druckänderungen im Prüfling werden bei geöffnetem Füllventil über einen Präzisionsdruckregler direkt ausgeglichen, bis sich ein konstanter Luftstrom am Sensor einstellt. So liefert die Durchflussmessung ein von der Größe des Prüfvolumens und der Messzeit unabhängiges Messsignal, welches direkt in den Einheiten der Leckrate ausgegeben wird. Eine Umrechnung wie bei der Druckabfallmethode ist nicht notwendig.

Der Prüfdruck kann relativ zum aktuellen Umgebungsdruck, d. h. im Überdruck oder Unterdruck (Vakuumprüfung), eingestellt werden. Zusätzlich ist in diesem Aufbau eine Messung im Relativdruckverfahren möglich.

Damit ist diese Kombination sehr gut für Prüfaufgaben geeignet, in der einerseits die Dichtheit des Bauteils über die Relativdruckmethode, und andererseits ein minimaler Durchfluss nachgewiesen werden soll. Anwendungsbeispiele können Ventilprüfungen oder Durchflussprüfungen an Druckausgleichsmembrane oder Filtereinheiten sein.

Das Durchflussverfahren zeichnet sich durch sehr schnelle Prüfzeiten aus. Allerdings ist die Messung kleiner Leckagen hier kaum möglich.

Druckänderungsmessung

Bei dieser Methode wird die Leckage über eine Druckänderung ermittelt. Ist ein Leck vorhanden, so verursacht es eine Druckänderung, die mit Hilfe des Prüfvolumens und der Messzeit in eine Leckrate umgerechnet werden kann. Dieses Verfahren kann auch als Vakuumtest durchgeführt werden.

Relativdruck/Absolutdruck (RD/AD)
Grafik Verfahren Relativdruck/Absolutdruck

Das Relativ- bzw. Absolutdruckverfahren ist das am häufigsten anzutreffende Verfahren einer Druckänderungsmessung. Dazu wird der Prüfling mit Druck beaufschlagt und die Druckänderung über die Zeit ermittelt. Das Ergebnis kann als Druckänderung oder in Einheiten der Leckrate ausgegeben werden.

  • Beim Relativdruckverfahren wird der Prüfdruck relativ zum Umgebungsdruck eingestellt. Deshalb spricht man hier entweder von einer Überdruckprüfung, wenn der Prüfdruck größer als der Umgebungsdruck ist, oder von einer Unterdruckprüfung (Vakuumprüfung), wenn der Druck kleiner als der Umgebungsdruck ist.
  • Beim Absolutdruckverfahren wird der Prüfdruck auf den absoluten Nullpunkt (absolutes Vakuum) bezogen.

Das Relativ- bzw. Absolutdruckverfahren zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit sowie einen großen Messbereich aus. Durch seinen kompakten Prüfaufbau können zwei Kanäle pro Modul umgesetzt werden.

Für ein Großteil der Dichtheitsanforderungen ist die Messgenauigkeit dieses Verfahrens ausreichend. Durch sein geringes Eigenvolumen ist der Aufbau ideal für kleinvolumige Prüflinge geeignet.

 

Differenzdruck (DD)
Grafik Verfahren Differenzdruck

Das Differenzdruckverfahren stellt eine Erweiterung zum Relativ- bzw. Absolutdruckverfahren dar. Zusätzlich zum Prüfling wird ein Referenzvolumen mit Druck beaufschlagt. Fällt der Druck im Prüfling aufgrund eines Lecks ab, wird mithilfe eines hochgenauen Differenzdrucksensor die Druckänderung zwischen Referenzvolumen und Prüfling ermittelt. Der Relativ- bzw. Absolutdrucksensor dient lediglich zur Prüfdrucküberwachung. Das Ergebnis kann als Druckänderung oder in Einheiten der Leckrate ausgegeben werden.

Der Prüfdruck kann relativ zum aktuellen Umgebungsdruck, d. h. im Überdruck oder Unterdruck (Vakuumprüfung), eingestellt werden. Auch eine Ausführung im Absolutdruck, bezogen auf den absoluten Nullpunkt, ist möglich.

Durch die Verwendung des Differenzdrucksensors ist die Messgenauigkeit beim Differenzdruckverfahren unabhängig vom Prüfdruck und damit unabhängig vom Messbereich eines üblichen Sensors. Der Aufbau eignet sich damit besonders bei hohen Dichtheitsanforderungen und zur Messung von kleinen Leckagen bei hohen Prüfdrücken.

Staudruck-Verfahren (SD)
Grafik Staudruck-Verfahren

Der grundlegende Unterschied zu den anderen Verfahren ist, dass im Staudruck-Verfahren nicht der Druck, sondern der Durchfluss geregelt wird.
Mit diesem Verfahren wird nicht die Dichtheit, sondern die Durchgängigkeit eines Bauteils nachgewiesen. Dazu wird ein konstanter Durchfluss aufgeprägt und der am Prüflingseingang aufgestaute Überdruck gemessen, der sogenannte Staudruck. Je kleiner die Verengung im Bauteil, desto größer der resultierende Staudruck.

Ein großes Anwendungsfeld dieses Verfahrens ist die Bestimmung von Kernbrüchen in der Gießereitechnik. Verengungen ab 20% des Durchmessers können sicher detektiert werden. Weitere Anwendungsgebiete sind in der Medizintechnik oder Ventiltechnik zu finden.

Das Staudruckverfahren zeichnet sich durch Prüfungen innerhalb weniger Sekunden aus.

Glockenprüfung (RD/GP)
Grafik Verfahren Glockenprüfung

Die Glockenprüfung stellt eine Erweiterung zum Relativdruckverfahren dar. Teilweise haben Bauteile keine Öffnungen, welche ein direktes Füllen ermöglichen. In diesem Fall ist eine indirekte Prüfung mithilfe einer Glocke notwendig. Dazu wird eine, an die Kontur des Bauteils angepasste, Prüfglocke erstellt, in welche der Prüfling hineingelegt werden kann.

Die Prüfung unterteilt sich in zwei Einzelmessungen, welche mit dem Dichtheitsprüfgerät automatisch nacheinander durchgeführt werden:

  1. Die erste Phase entspricht einem Relativdruck-Verfahren. Die Prüfglocke wird mit dem gewünschten Druck beaufschlagt. Ist der Prüfling undicht, dringt Luft ins Bauteil ein. Die Druckänderung wird im Messgerät registriert und kann optional als Leckrate oder als Druckänderung ausgegeben werden.

  2. Im zweiten Schritt wird die Luftmenge in der Prüfglocke überprüft, um auszuschließen, dass der Prüfling durch ein Grobleck im ersten Schritt bereits mitgefüllt wurde. Dazu wird die Luftmenge in ein Volumen bekannter Größe überströmt.

Das Gesamtergebnis der Sequenz wird im Dichtheitsprüfgerät angezeigt.

Der Prüfdruck kann relativ zum aktuellen Umgebungsdruck, d. h. im Überdruck oder Unterdruck (Vakuumprüfung) eingestellt werden.

Die passenden Geräte für Prüfverfahren mit Luft

Egal, welches Prüfverfahren für Sie in Frage kommt, wir bieten Ihnen für jedes davon eine Vielzahl an Messgeräten an.

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